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专利号: 2016100705694
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法及装置,其特征在于它包括三相电源模块、AC/DC整流器模块、DC/DC变流器模块、蓄电池、交流侧电压电流检测调理模块、IPM驱动模块I、DSP控制模块I、直流侧电压电流检测调理模块、IPM驱动模块II、DSP控制模块II和充放电侧电压电流检测调理模块;其中,所述三相电源模块依次与AC/DC整流器模块、DC/DC变流器模块和蓄电池组相连接,所述交流侧电压电流检测调理模块采集三相交流电源的电压和电流,其输出端与DSP控制模块的输入端连接;所述IPM信号驱动模块I的输入端接收DSP控制模块I的输出信号,其输出端与三相电压型PWM变流器模块的输入端相连接;所述直流侧电压电流检测调理模块采集直流侧电源的电压和电流,其输出端分别与DSP控制模块I和DSP控制模块II的输入端连接;所述IPM信号驱动模块II的输入端与DSP控制模块II的输出端连接,其输出端与DC/DC变流器模块的输入端相连接;所述充放电侧电压电流检测调理模块的输入端采集蓄电池的电量信号,其输出端与DSP控制模块II的输入端连接。

2.根据权利要求1所述一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法及装置,其特征在于所述DSP控制模块I和DSP控制模块II均采用TMS320F2812芯片;其内置模块包括:事件管理器、A/D数模转换器、过电压保护、过电流保护、扩展RAM、带有锁相环的时钟模块及EVA引脚;所述DSP控制模块I的A/D数模转换器的输入端连接交流侧电压电流检测调理模块的输出端;所述DSP控制模块I的EVA引脚输出SVPWM1信号,将其输入到所述IPM信号驱动模块I的输入端;所述DSP控制模块II的A/D数模转换器的输入端连接直流侧电压电流检测调理模块的输出端;所述DSP控制模块II的EVA引脚输出SVPWM2信号,将其输入到所述IPM信号驱动模块II的输入端。

3.根据权利要求2所述一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法及装置,其特征在于所述DSP控制模块I发出6路PWM脉冲驱动信号先进行电平转换,再经过光耦隔离后输入IPM功率模块I,IPM功率模块I中IGBT的基极驱动信号低电平有效,与控制电路经过光电隔离器件隔离,光耦模块将DSP输出的0~3.3V的PWM信号转换成0~15V的驱动信号;所述DSP控制模块II发出6路PWM脉冲驱动信号先进行电平转换,再经过光耦隔离后输入IPM功率模块II,IPM功率模块II中IGBT的基极驱动信号低电平有效,与控制电路经过光电隔离器件隔离,光耦模块将DSP输出的0~3.3V的PWM信号转换成0~15V的驱动信号。

4.根据权利要求1所述一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法及装置,其特征在于所述IPM驱动模块I和IPM驱动模块II采用PM150CLA120模块。

5.根据权利要求1所述一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法及装置,其特征在于所述直流侧电压电流检测调理模块和交流侧电压电流检测调理模块是使用LEM公司的交直流通用型电压霍尔传感器LV25-P和电流霍尔传感器LA25-P,通过对变流器的交流侧和直流侧电流量和电压量进行检测,以便在DSP内进行计算和控制。

6.一种基于自抗扰技术的电动汽车双向充放电方法,其特征在于它包括以下步骤:

a.建立充电系统数学模型,忽略变换器自身损耗的情况下,在dq0坐标系下的数学模型为:

其中,vdc为直流侧电压,id,ed,sd和iq,eq,sq为d轴、q轴变流器输出电流,交流电网电压,开关函数,ω为交流电网角频率;

b.分别有由交流侧电压电流检测调理模块和直流侧电压电流调理模块检测并采集三相电源侧与直流侧的电压与电流信号,经过坐标变换变成dq0坐标系的输入量,变换之后存在变量之间耦合,需要进行解耦控制;

c.将步骤b采集的三相电源侧的电压信号母线电压作为DSP控制模块的A/D模数转换器的输入信号,对A/D初始化的时候将其设置其为同步采样工作模式;

d.将步骤b的信号在DSP控制模块I进行处理,根据自抗扰控制原理,构建交流侧自抗扰控制器,由跟踪微分器TD和扩张状态观测器ESO构成,自抗扰控制器通过安排过渡过程来解决超调与快速性的矛盾,跟踪微分器用来解决典型微分器带来的噪声污染,扩张状态观测器用来估计补偿误差;

(1)跟踪微分器形式:

其中,r0,α0,δ0为待定可调参数;

(2)扩张状态观测器ESO形式:

其中,β1,β2,α1,δ1为可调参数;

(3)非线性状态误差反馈形式为:

其中,以误差e1作为输入,选择非线性函数, εi为误

差,a为指数,a越小,跟踪越快,但滤波效果越差,δ为区分εi大小的界限。然后根据系统经过选择与调试,选择r2,α2,δ2的值,ud是最终控制量;

e.构建AC/DC整流器电流内环自抗扰控制器模型,实现双向变流作用,构造出微分跟踪器TD,给扩张交流侧状态观测器ESO和NLSEF设置初值,调整ESO的参数,使其尽可能快速而准确地估计参考输入;最后交流侧自抗扰控制器输出控制量经过DSP控制模块I输出PWM信号,再经过通过IPM驱动模块1控制三相电压型PWM变流器模块的输出实现功率双向流动的;

f.由直流侧电压电流检测调理模块检测并采集的电压与电流信号;

g.将步骤f的信号在DSP控制模块II进行处理,根据自抗扰控制原理,构建直流侧DC/DC整流器自抗扰控制器,由跟踪微分器TD、非线性状态误差反馈NLSEF和扩张状态观测器ESO构成;构造形式如同上述AC/DC的步骤;

h.构造直流侧微分跟踪器TD,给直流侧扩张状态观测器ESO和NLSEF设置初值,调整ESO的参数,使其尽可能快速而准确地估计参考输入;最后直流侧自抗扰控制器输出控制量经过DSP控制模块2输出PWM信号,再经过通过IPM驱动模块2控制DC/DC变流器模块的功率双向流动,最终到达电动汽车双向充放电的目的。